Question

已知黄钠铁矾[Na_xFe_y（SO₄）_m（OH）_n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点．某研究小组先将某废水中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入Na₂SO₄使其生成黄钠铁矾而除去．该小组为测定黄钠铁矾的组成，进行了如下实验：
①称取4.850g样品，加盐酸完全溶解后，配成100.00mL溶液；
②量取25.00mL溶液，加入足量的KI，用0.2500mol?L^-1Na₂S₂O₃溶液进行滴定（反应为I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆），消耗30.00mLNa₂S₂O₃溶液至终点．
③另取25.00mL溶液，加足量BaCl₂溶液充分反应后，过滤、洗涤、干燥后得沉淀1.165g．
（1）Na_xFe_y（SO₄）_m（OH）_n中x、y、m、n的代数关系式为

 

．
（2）用Na₂S₂O₃溶液进行滴定时，使用的指示剂为

 

，滴定到终点的颜色变化为

 

．
（3）通过计算确定黄钠铁矾的化学式（写出计算过程）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：

分析：（1）由题给信息，黄钠铁矾[Na_xFe_y（SO₄）_m（OH）_n]元素化合价代数和为0；
（2）碘遇淀粉变蓝色，故选择淀粉作指示剂，当溶液由蓝色变为无色，且半分钟颜色不再变化说明滴定到达终点；
（3）测定黄钠铁矾的原理是，加入碘化钾和黄钠铁矾中铁离子反应生成单质碘，碘和硫代硫酸钠反应，通过消耗硫代硫酸钠的量来计算铁的量，加入足量氯化钡和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，通过硫酸钡沉淀来计算硫酸根离子的量，根据质量守恒和电荷守恒计算钠离子和氢氧根离子的量，根据各微量物质的量之比写出黄钠铁矾的化学式．

解答： 解：（1）由题给信息，将某废水中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入Na₂SO₄使其生成黄钠铁矾而除去，黄钠铁矾[Na_xFe_y（SO₄）_m（OH）_n]中铁元素化合价为+3价，元素化合价代数和为0，x+3y-2m-n=0，得到x+3y=2m+n；
故答案为：x+3y=2m+n；
（2）碘遇淀粉变蓝色，故选择淀粉作指示剂，当溶液由蓝色变为无色，且半分钟颜色不再变化说明滴定到达终点；
故答案为：淀粉溶液；溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不再恢复；
（3）有关的反应离子方程式为：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，
2Fe³⁺～I₂～2Na₂S₂O₃
n（Fe³⁺）=2n（I₂）=n（Na₂S₂O₃）=0.2500 mol?L^-1×30.00 mL×10^-3L?mL^-1=7.50×10^-3 mol；
加足量BaCl₂溶液充分反应后，过滤、洗涤、干燥后得沉淀1.165g为硫酸钡沉淀，则n（SO₄^2-）=

1.165g

233g/mol

=5.00×10^-3mol
100 mL溶液中含有n（Fe³⁺）=7.50×10^-3 mol×

100ml

25ml

=0.03 mol，n（SO₄^2-）=5.00×10^-3 mol×

100ml

25ml

=0.02 mol，
设4.850g样品中钠离子的物质的量为n（Na⁺），氢氧根离子物质的量为n（OH^-），
根据质量守恒得：4.850g-0.03mol×56g/mol-0.02mol×96g/mol=n（Na⁺）×23g/mol+n（OH^-）×17g/mol
根据电荷守恒得：0.03mol×3+n（Na⁺）×1=0.02mol×2+n（OH^-）×1
解得：n（Na⁺）=0.01 mol，n（OH^-）=0.06 mol，
x：y：m：n=n（Na⁺）：n（Fe³⁺）：n（SO₄^2-）：n（OH^-）=0.01：0.03：0.02：0.06=1：3：2：6，
化学式为NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆，
答：黄钠铁矾的化学式为：NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆．

点评：本题考查黄钠铁矾组成的测定，中等难度，计算时要搞清反应原理，充分利用质量守恒和电荷守恒计算出钠离子和氢氧根离子的物质的量是解题的关键．要细心计算，注意从100mL中取出25mL进行滴定和形成沉淀，容易出错．